JP4076345B2

JP4076345B2 - 石綿又は石綿含有蛇紋岩を原料とする焼成骨材

Info

Publication number: JP4076345B2
Application number: JP2001397206A
Authority: JP
Inventors: 喜世次山下; 哲也島村; 信永井
Original assignee: Nozawa Corp
Current assignee: Nozawa Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2003192408A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石綿又は石綿を含む蛇紋岩を無害化し、コンクリートに配合するセラミック骨材として利用するものであり、特に公害上問題のある石綿セメント製品廃棄物中の石綿を無害化し、再利用を可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
石綿又は石綿を含む蛇紋岩については、そのままの状態では石綿の有害性の点から使用に制約を受けている。使用の制約を脱し、無害化するためには石綿を熱分解する方法と、酸分解による方法がある。
熱分解による方法として、
（１）石綿の結晶水が脱水して非晶質化する６５０〜８００℃の温度で加熱する、
（２）石綿の融点（約１５００℃）以上に加熱し、溶融する、
等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（１）の方法では、石綿または石綿を含む蛇紋岩を非石綿化できるが、石綿の繊維形態が残存し、有害性の消失という点では疑問があるといわれている。また、石綿の細胞毒性は、５００℃までの加熱では減少するが、５００℃以上の加熱で再び上昇し、６５０℃で最大化、１０００℃以上に加熱しないと消失しないとの報告もある。さらに、（２）の方法では、非石綿化かつ繊維形態も消失するが、溶融処理に高温が必要であり、処理するためには特殊な設備が必要となる。また、前記いずれの処理を施しても有用な活用策は確立されていない。
【０００４】
また、酸分解による方法では、石綿または石綿を含む蛇紋岩を、塩酸（硫酸）などにより酸分解反応を行い、シリカやマグネシウムなどの物質を得るものである。この方法では、酸や溶剤などを利用するため、気密性のある反応設備などが必要で、他の方法でこれら物質を得る方法に比べコスト面で不利であった。
【０００５】
特開平５−２９３４５７号公報には、石綿セメント製品のリサイクル法として、製品を粉砕処理し６００〜１４５０℃の温度で加熱処理して無害化し、得られた粉体組成物から水硬性硬化体を得る方法が記載されている。しかし、この方法では、石綿セメント製品自体を粉砕処理し、加熱処理するため、石綿のみを処理するのに比べて処理量が多くなるという問題点がある。また、加熱処理したものを再度水硬性硬化体とするため、コストアップは避けられない。
また、特開平６−２７９０９１号公報には、石綿セメント製品粉砕物にバインダーと非可塑性原料及び可塑性助剤を含有してなる配合物を、１１００〜１２５０℃の温度で焼成した焼成品を得る方法が記載されている。この方法でも、前記と同じ問題点が挙げられる。
【０００６】
しかも、これらの方法では、石綿は繊維状を呈する含水珪酸塩鉱物であり、それは高温処理による脱水現象に伴いその結晶構造は分解することを認識し、そのことから石綿セメント製品におけるＸ線回折による石綿のピークが不在であるように加熱処理すればよいとしたものである。そして、石綿は通常クリソタイル及び／又はアモサイトであり、クリソタイルは約６００℃の温度で脱水分解し、約７００℃で完全に分解するので、そのため加熱の温度の下限は約６００℃であるとしているものである。
【０００７】
本発明は、石綿又は石綿を含有した蛇紋岩を、非石綿化かつ非繊維化した状態に焼成固化させ、石綿の有害性を喪失させた状態で、コンクリート用のセラミックス骨材としての有効活用を図るものである。特に、石綿含有建材から分離回収した石綿などの有効利用を図るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討を行い、石綿を１０００〜１３００℃、好ましくは１２００〜１３００℃の温度で溶融せずに焼成すれば、繊維状から非繊維状に形態が変態することを知見し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は下記の手段により前記の課題を解決した。
（１）石綿又は石綿を含む蛇紋岩を単独で、１０００〜１３００℃の温度で溶融せずに焼成し石綿を非繊維化して得たことを特徴とする焼成骨材。
（２）石綿又は石綿を含む蛇紋岩に、カオリン又はメタカオリンを混合し、１２００〜１４００℃の温度で溶融せずに焼成し石綿を非繊維化して得たことを特徴とする焼成骨材。
（３）前記混合物が、混合物１００質量部当たり石綿又は石綿を含む蛇紋岩が２５〜３０質量部、カオリン又はメタカオリンが７０〜７５質量部であることを特徴とする前記（２）記載の焼成骨材。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、石綿又は石綿含有蛇紋岩を、単独の場合は、１０００〜１３００℃、好ましくは１２００〜１３００℃の温度で溶融せずに焼成処理する。石綿は１０００℃以上の温度で非繊維化するが、処理の迅速化の点から、１２００℃以上の処理が好ましい。また、１３００℃を超えると、部分的に溶融し、材料同士及び焼成炉への融着が発生するため、処理が困難となる。石綿又は石綿含有蛇紋岩２５〜３０質量部に、カオリン又はメタカオリンを７０〜７５質量部混合し、１２００〜１４００℃、好ましくは１３００℃〜１４００℃で焼成処理する。石綿は１２００℃以上の焼成で非繊維化し、コーディエライトが生成するが、コーディエライトへの転化率を高める点からは、１３００℃以上の焼成が望ましい。また、１４００℃を超えると、部分的に溶融し、材料同士及び焼成炉への融着が発生するため、処理が困難となる。
このようにして得られた焼成体は、石綿が構造的に完全に分解するとともに、形態的にも繊維形態が消失しており、石綿の有害性が排除できる。石綿を単独で焼成した場合には、フォルステライトやエンスタタイトに構造変化する。カオリンを配合したものはコーディエライトに構造が変化し、形態的にも繊維形態が消失する。なお、石綿は、８１０〜８２０℃ではフォルステライトに変化するが、この温度では繊維形態が残っており、繊維形態が完全に消滅するには、それ以上での焼成が必要である。
【００１１】
本発明に用いる石綿又は石綿含有蛇紋岩は、通常鉱山より産出される蛇紋岩や石綿鉱滓を用いても良い。また、石綿含有建材や石綿製品の回収品から分離回収した石綿を用いることも可能である。この場合、石綿とそれ以外の部分を分離することで、石綿は本発明でのコンクリート用のセラミック骨材として、他の部分もそのままコンクリート用の骨材などとして用いることで有効利用が図れる。
【００１２】
用いる石綿又は石綿含有蛇紋岩の粒度や繊維長については、特に制約はないが、ロータリーキルンで焼成を行う場合は、３ｍｍφ程度以上、好ましくは５〜１５ｍｍφ程度に造粒することが望ましい。この処理により、キルン内での焼成材料の融着や、排ガスに伴ってキルン外へ焼成材料が逸散するロスを防止することができる。また、１２００℃以上の温度で急速に非繊維化が進行するので、焼成温度を１２００℃以上に設定すると、処理時間は、１時間程度で目的とする状態となり、焼成時間を１２００℃以下に設定した場合よりも大幅に処理時間を短縮することができる。また、焼成後の骨材は硬度が高くなるので、粒度調整は焼成前に行っておくことが望ましい。
【００１３】
本発明の焼成骨材に、補強用繊維、例えばポリビニルアルコール繊維、さらにウォラストナイトのような釉成分、またはセメントを添加すれば、焼成骨材を使用したコンクリートの強度向上に有効に作用する。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例を通して、各成分の後の数値は全て重量部を意味する。
【００１５】
（実施例１）
石綿１００部に結着剤としてポバール樹脂０．５部を添加し、造粒して粒径範囲が３〜１０ｍｍの造粒物を作り、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて１２００℃で６０分焼成した。焼成物をＸ線回折法により分析してその主成分を同定したところ、その主成分の組成がフォルステライト系のものであり、非繊維化していた。
（比較例１）
実施例１と同じ造粒物を、ロータリーキルンを用いて８００℃で１２０分焼成した。焼成物はその主成分の組成がフォルステライト系のものであるが、繊維形状であった。
【００１６】
（実施例２）
石綿鉱滓（石綿を選鉱したあとの蛇紋岩）１００部を造粒しないで、電気炉を用いて１３００℃で６０分焼成した。焼成物はその主成分の組成がフォルステライト系のものであり、非繊維化していた。
（比較例２）
実施例２と同じ材料を、電気炉を用いて８００℃で１２０分焼成した。焼成物はその主成分の組成がフォルステライト系のものであるが、繊維形状であった。
【００１７】
（実施例３）
実施例２と同じ石綿鉱滓３０部とメタカオリン７０部との混合物をそのまま、電気炉を用いて１３５０℃で６０分焼成した。焼成物はその組成がコーディエライト系のものであり、焼成物は非繊維化していた。
（比較例３）
実施例２と同じ材料を、電気炉を用いて９００℃で１８０分焼成した。焼成物はその組成がコーディエライト系のものであるが、繊維形状であった。
【００１８】
（実施例４）
石綿３０部とメタカオリン７０部とを混合した混合物に結着剤としてポバール樹脂０．５部を添加し、造粒して粒径範囲が５〜１０ｍｍの造粒物を作り、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて１３００℃で９０分焼成した。焼成物をＸ線回折法により分析したところ、その主成分の組成がコーディエライト系のものであり、非繊維化していた。
（実施例５）
石綿２６部とカオリン７４部とを混合した混合物に結着剤としてポバール樹脂０．５部を添加し、造粒して粒径範囲が５〜１０ｍｍの造粒物を作り、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて１４００℃で９０分焼成した。焼成物をＸ線回折法により分析したところ、その主成分の組成がコーディエライト系のものであり、非繊維化していた。
【００１９】
（実施例６）
石綿１００部に結着剤としてポバール樹脂０．５部を添加し、造粒して粒径範囲が５〜１５ｍｍの造粒物を作り、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて１０００℃で１２０分焼成した。焼成物をＸ線回折法により分析したところ、その主成分の組成がフォルステライト系のものであり、非繊維化していた。
（実施例７）
石綿スレート板を粉砕後、エアーセパレーターで分級し、回収した石綿である、スレート回収石綿１００部に結着剤としてポバール樹脂０．５部を添加し、造粒して粒径範囲が１０〜１５ｍｍの造粒物を作り、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて１３００℃で４５分焼成した。焼成物をＸ線回折法により分析したところ、その主成分の組成がフォルステライト系のものであり、非繊維化していた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、石綿又は石綿を含む蛇紋岩を、特殊な設備を必要とせず、既存の焼成炉等により、非石綿化かつ非繊維化した状態とし、骨材として安全に活用することが可能となる。また、石綿又は石綿を含有した蛇紋岩を、溶融せずに焼成させることにより非石綿化かつ非繊維化した状態とし、石綿の有害性を喪失させた性状で、コンクリート用の骨材としての有効活用を図れる。
また、石綿又は石綿を含む蛇紋岩を熱分解する方法において、溶融処理のような高温かつ特殊な設備を用いずに、非石綿化かつ非繊維化状態に変化させること可能である。
さらに、石綿含有建材などの石綿製品から分離回収した石綿の有効利用を図れる。得られる焼成骨材は、焼成温度が高いため強度が大きく、強度の大きなコンクリート製品や重量コンクリートを得るために使用することができる。

Claims

石綿又は石綿を含む蛇紋岩を単独で、１０００〜１３００℃の温度で溶融せずに焼成し石綿を非繊維化して得たことを特徴とする焼成骨材。
石綿又は石綿を含む蛇紋岩に、カオリン又はメタカオリンを混合し、１２００〜１４００℃の温度で溶融せずに焼成し石綿を非繊維化して得たことを特徴とする焼成骨材。
前記混合物が、混合物１００質量部当たり石綿又は石綿を含む蛇紋岩が２５〜３０質量部、カオリン又はメタカオリンが７０〜７５質量部であることを特徴とする請求項２記載の焼成骨材。